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Predição da vida em fadiga de compósitos estruturais baseada em análises dinâmico-mecânicas

Processo: 11/11311-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de outubro de 2011
Vigência (Término): 30 de junho de 2015
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Maria Odila Hilário Cioffi
Beneficiário:Thatiane Brocks
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia (FEG). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Guaratinguetá. Guaratinguetá , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):12/13431-7 - Tenacificação de resina epóxi para aplicação em compósitos estruturais, BE.EP.DR
Assunto(s):Fadiga

Resumo

Existem duas principais características responsáveis pelo crescente interesse da indústria aeronáutica em materiais compósitos estruturais. A primeira é a possibilidade de integração entre vários componentes de uma estrutura, reduzindo o número de rebites e o número total de peças da aeronave, a segunda é a possibilidade de posicionar as fibras de carbono nas direções de maior esforço requerido. Essas características permitem projetar cabines maiores e mais confortáveis, reduzindo o consumo de combustível através da redução da potência dos motores, pois se o peso da aeronave for reduzido a potência necessária para impulsioná-la também será menor.Um dos principais motivos do receio da indústria aeronáutica em aplicar compósitos em funções estruturais está em seu complexo e pouco estudado comportamento em fadiga, gerando dúvidas quanto ao melhor momento para substituição do componente, a segurança que este oferece, bem como o modo de falha, que varia com o tipo de tecido empregado na manufatura do componente e o tipo de processamento.A delaminação tem sido outra constante barreira à aplicação de compósitos como material estrutural. Apesar de apresentar alta resistência mecânica e à fadiga, a delaminação pode ocorrer antes que o componente atinja 10³ ciclos, reduzindo a confiabilidade da indústria aeronáutica em aplicar este material. No entanto alguns estudos têm relacionado o comportamento em fadiga com o tipo de tecido e mostraram que tecido do tipo 3D são muito resistentes à delaminação, por esse motivo, este é um dos tipos de tecido que se pretende utilizar neste trabalho. Atualmente, o que tem chamado a atenção da indústria é a possibilidade de predizer a vida em fadiga dos compósitos com o auxílio de modelos matemáticos ou outros tipos de análises, como a análise dinâmico-mecânica, que considera a relaxação das cadeias poliméricas da matriz. O fato de considerar essa característica do material torna a análise mais confiável, pois permite avaliar, inclusive, a força de adesão interfacial do compósito, muito relevante para a análise de compósitos estruturais submetidos a carregamentos cíclicos.A realização do ensaio de tração antes e após a aplicação da carga cíclica por um número determinado de ciclos é justificada pela necessidade de obter o valor do módulo de Young, utilizado na maioria dos modelos matemáticos de predição de vida em fadiga.Os testes de fadiga serão conduzidos em uma faixa de tensão entre 250 MPa e 500 MPa, por abranger as tensões de trabalho às quais os componentes da indústria aeronáutica são mais comumente submetidos, principalmente quando se fala da empenagem, componente alvo a ser processado em moldagem por transferência de resina (RTM).A proposta desse trabalho é relacionar o comportamento em fadiga do material com os resultados de DMA e tração, mostrando como a fadiga reduz a capacidade do material de redistribuir carga através da degradação interfacial fibra/matriz e como o comportamento em fadiga é afetado pela degradação da adesão interfacial.Com isso será possível propor uma relação entre o resultado de DMA, tração e fadiga, reduzindo custos e necessidades de realização de muitos ensaios.

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
MONTICELI, FRANCISCO MACIEL. A fatigue life estimative method based on dynamic mechanical and fatigue analyses. INTERNATIONAL JOURNAL OF FATIGUE, v. 138, SEP 2020. Citações Web of Science: 0.
DE CARVALHO BENINI, KELLY C. C.; BROCKS, THATIANE; MONTORO, SERGIO R.; HILARIO CIOFFI, MARIA ODILA; CORNELIS VOORWALD, HERMAN JACOBUS. Effect of Fiber Chemical Treatment of Nonwoven Coconut Fiber/Epoxy Composites Adhesion Obtained by RTM Process. Polymer Composites, v. 38, n. 11, p. 2518-2527, NOV 2017. Citações Web of Science: 2.
BROCKS, THATIANE; ASCIONE, LAURA; AMBROGI, VERONICA; CIOFFI, MARIA O. H.; PERSICO, PAOLA. Efficiency comparison of hyperbranched polymers as toughening agents for a one-part epoxy resin. Journal of Materials Research, v. 30, n. 6, p. 869-878, MAR 28 2015. Citações Web of Science: 6.
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
. Predição de vida em fadiga de compósitos estruturais baseado em análises dinâmico-mecânicas. 2015. Tese de Doutorado - Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Engenharia. Guaratinguetá Guaratinguetá.

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